RESULTADOS DA ESTACIONARIDADE DO RUÍDO SONORO

O gráfico da FIGURA 56 apresenta o espectro das oito medições realizadas com o microfone posicionado no mesmo local e o ventilador operando em regime permanente. Observa-se que os espectros se sobrepõem dificultando, até mesmo, a identificação da correspondência entre os espectros e suas respectivas medições, o que comprova a estacionaridade do ruído sonoro.

FIGURA 56 – ESTACIONARIDADE DO NÍVEL DE RUÍDO DO VENTILADOR EM REGIME PERMANENTE

4.6. RESULTADOS DE K1 E β

4.6.1. Resultados dos Níveis de Ruído para os Pontos de Projeto Iniciais

Após executar os procedimentos definidos na subseção 3.2.8 para os pontos de projetos da subseção 3.4.7.3, obtém-se os valores de K1 = 21,1 e β = 4,57, ao substituir esses valores na

equação 125 é possível estimar os níveis de ruído para os pontos de projeto conforme metodologia proposta. A diferença obtida entre os resultados estimados e experimentados são apresentados de forma distribuída no gráfico da FIGURA 57 pelas faixas das diferenças em dB versus a quantidade de ocorrências em porcentagem. Destacado entre parênteses acima das barras de distribuição são apresentadas as ocorrências acumuladas pelas faixas das diferenças, onde 50 % dos pontos de projeto apresentaram uma diferença entre ± 1 dB e em 77 % dos casos o intervalo das diferenças foi de ± 2 dB.

FIGURA 57 – DISTRIBUIÇÃO DAS DIFERENÇAS REFERENTES AOS PONTOS DE PROJETO ORIGINAIS

Os ventiladores que apresentaram diferenças inferiores a - 2 dB em relação ao experimental destacados pela região A são discriminados na TABELA 16 e possuem como característica especifica o diâmetro externo do disco interno (d5i) maior que o

diâmetro médio externo das pás (d5), conforme exemplo mostrado

na FIGURA 58 (a).

Ao lado direito do eixo das diferenças são destacados, na região B, os ventiladores com diferenças superiores a 2 dB e apresentados na TABELA 17, os quais possuem o diâmetro externo do disco interno (d5i) menor que o diâmetro médio externo

TABELA 16 – VENTILADORES COM DIFERENÇAS INFERIORES A - 2 dB d5 b5 Z d9e n Diferença [mm] [mm] [-] [mm] [RPM] [dB] 251 58 9 432 3000 -2.0 251 58 5 563 2400 -2.0 251 58 5 432 1800 -2.1 251 58 3 432 3000 -2.1 251 58 3 563 3000 -2.2 251 58 3 456 3000 -2.5 251 39 5 456 1800 -2.7 251 39 5 432 1800 -2.7 251 39 5 563 1800 -2.8 251 58 5 432 2400 -3.7 251 58 5 432 3000 -3.8 251 39 5 456 3000 -4.2 251 39 5 432 2400 -4.7 251 39 5 432 3000 -4.7 251 39 5 456 2400 -5.1 251 39 5 563 3000 -5.3 251 39 5 563 2400 -5.6 (a) d5i > d5 (b) d5i < d5

TABELA 17 – VENTILADORES COM DIFERENÇAS SUPERIORES A 2 dB d5 b5 Z d9e n Diferença [mm] [mm] [-] [mm] [RPM] [dB] 312 39 9 456 2400 2.6 312 77 3 432 3000 2.8 312 39 9 456 1800 2.9 312 39 9 456 3000 3.1 312 77 3 432 2400 3.2 312 39 9 563 2400 3.2 312 39 3 456 3000 3.3 312 77 3 432 1800 3.5 312 39 3 456 2400 3.5 312 39 9 563 1800 3.6 312 39 9 563 3000 3.7 312 39 3 563 3000 3.8 312 39 3 456 1800 3.8 312 39 3 563 2400 3.8 312 39 3 563 1800 4.7

Ao ser destacada a questão do disco interno nos rotores que pode estar associada às maiores diferenças, parte-se para uma análise dos espectros com objetivo de identificar alguma característica particular de cada rotor. Selecionando os espectros do ventilador 251-39-5-563 (FIGURA 59), o qual apresentou maiores diferenças, nota-se que existe uma amplificação na região de 725 Hz em todas as rotações. Onde em 2400 RPM essa amplificação é tão significativa que sobrepassa os níveis de pressão sonora em 3000 RPM. O mesmo acontece na região de 550 Hz, onde os níveis de pressão sonora em 1800 RPM são maiores que em 2400 RPM. E na região de 780 Hz o ventilador apresenta uma amplificação significativa na rotação de 3000 RPM.

FIGURA 59 – ESPECTROS DO NÍVEL DE PRESSÃO SONORA DO VENTILADOR 251-39-5-563

Para mostrar que essas amplificações estão associadas ao rotor, utilizam-se os espectros do mesmo rotor combinado com a defletora 456, esses espectros possuem comportamento similar nas mesmas regiões informadas no parágrafo anterior, conforme apresenta a FIGURA 60.

FIGURA 60 – ESPECTROS DO NÍVEL DE PRESSÃO SONORA DO VENTILADOR 251-39-5-456

4.6.2. Identificação das Maiores Diferenças

Com objetivo de identificar os motivos que incrementam as diferenças da metodologia proposta fabricou-se dois novos protótipos para verificar o efeito da desigualdade entre d5 e d5i no

valor do ruído gerado. Na FIGURA 61 (a) são apresentados os rotores que propiciaram maiores diferenças, 251-39-5 e 312-39-3 (d5 ≠ d5i). E na FIGURA 61 (b) são mostrados os protótipos dos

rotores modificados com d5 = d5i que foram testados e comparados

os resultados com seus equivalentes.

251-39-5:

312-39-3:

(a) d5≠ d5i (b) d5 = d5i

FIGURA 61 – PROTÓTIPOS PARA INVESTIGAÇÃO DO EFEITO DO DIÂMETRO DO DISCO INTERNO

Os resultados obtidos com os protótipos são apresentados na TABELA 18, para facilitar a comparação do efeito do diâmetro do disco interno, os dados foram dispostos com o protótipo original em uma linha e na seguinte estão os dados do protótipo modificado. Nota-se que, a influência do disco interno pode ser bastante significativa na diferença da metodologia, conforme se mostraram os resultados do protótipo 251-39-5-563-2400 em que

a modificação do diâmetro externo do disco interno de 295 mm para 251 mm propiciou uma redução de 5,1 dB entre a diferença do valor estimado e do experimental. No caso do ventilador 312- 39-3-563 a redução média da diferença foi da ordem de 1,4 dB, o que comprova que o disco interno pode influenciar significativamente no nível de ruído gerado pelo ventilador.

TABELA 18 – COMPARAÇÃO DAS DIFERENÇAS GERADAS PELO DISCO INTERNO d5 d5i b5 Z d9e n Diferença [mm] [mm] [mm] [-] [mm] [RPM] [dB] 251 295 39 5 563 2400 -5.6 251 251 39 5 563 2400 -0.5 251 295 39 5 563 3000 -5.3 251 251 39 5 563 3000 -1.7 251 295 39 5 563 1800 -2.8 251 251 39 5 563 1800 0.4 312 270 39 3 563 1800 4.7 312 312 39 3 563 1800 3.1 312 270 39 3 563 3000 3.8 312 312 39 3 563 3000 2.6 312 270 39 3 563 2400 3.8 312 312 39 3 563 2400 2.3

Ressalta-se que a alteração no disco interno não afeta somente os níveis de ruído, mas também os parâmetros de desempenho aerodinâmicos do ventilador, como vazão e potência. Salienta-se, que os rotores modificados foram simulados e nos dados da TABELA 18 os valores de vazão e rendimento estão atualizados conforme resultados nas novas condições (d5 =

d5i).

Nos espectros da FIGURA 62, onde o espectro em verde é do ventilador 251-39-5-456-2400 com d5i = 295 mm, em

vermelho é referente ao ventilador 251-39-5-456-2400 com d5i =

251 mm e o espectro em azul representa o disco interno com d5i =

295 mm sem pás (FIGURA 63), com a defletora 456 e rotação de 2400 RPM, é notável a influência do disco interno no ruído do ventilador, pois sua assinatura aparece no espectro do rotor com pás, conforme destacado nas regiões circuladas. E ao modificar apenas o diâmetro do disco interno (comparar espectros verde e

vermelho) alteram-se as características do espectro, reduzindo algumas regiões de amplificação do nível de ruído.

FIGURA 62 – ESPECTROS COMPARATIVOS REFERENTES AO DISCO INTERNO

A utilização dos rotores com d5 ≠ d5i ocorreu, pois se

considerou inicialmente, que não houvesse influência significativa do disco interno no nível de ruído do ventilador, sendo que o parâmetro d5 tivesse influência muito maior que o d5i. De fato, isso

ocorreu para a maioria dos casos, pois em 93 % dos casos a diferença ficou entre ± 2 dB. Porém, de acordo com os resultados não se deve desprezar a influência do disco interno no nível de ruído gerado pelo ventilador.

4.6.3. Resultados dos Níveis de Ruído dos Pontos de Projeto Modificados

Considerando que na prática o diâmetro externo do disco interno é igual ao diâmetro externo médio das pás, refez-se os cálculos apresentados na subseção 4.6.1, substituindo os dados do rotor 251-39-5 com d5i = 295 mm pelo de d5i = 251 mm e os

dados do ventilador 312-39-3-563 com d5i = 270 mm pelo de d5i =

312 mm4_{. Após adotar este procedimento, obtiveram-se os valores} de K1 = 21,0 e β = 4,54, os quais não sofreram alterações

significativas, em relação ao calculado na subseção 4.6.1, nos seus valores devido ao tamanho da amostra. A distribuição das diferenças com os valores de K1 e β atualizados são apresentados

no gráfico de barras da FIGURA 64, onde 51 % dos pontos de projeto apresentaram uma diferença entre ± 1 dB e em 93 % dos casos o intervalo das diferenças foi de ± 2,5 dB.

Analogamente ao ocorrido na subseção 4.6.1, as maiores diferenças estão associados ao disco interno. As diferenças inferiores a – 2,3 dB em relação ao experimental destacados pela região A possuem d5i maior que d5 e as diferenças superiores a

2,1 dB, destacados pela região B possuem d5i menor que d5.

4 _{O rotor 251-39-5 com d5i = 251 mm foi ensaiado em todas}

as combinações de defletoras e rotações. E o rotor 312-39-3 com d5i = 312 mm foi ensaiado nas três rotações com a defletora 563.

FIGURA 64 – DISTRIBUIÇÃO DAS DIFERENÇAS REFERENTES AOS PONTOS DE PROJETO MODIFICADOS

4.6.4. Leis de Semelhança de Nível de Ruído

Adotando os resultados de K1 e β obtidos na subseção

anterior juntamente com a equação 125, propõem-se as seguintes equações de Lw para serem aplicadas como leis de semelhança

para os VFARR.

Considerando o mesmo rendimento para a condição conhecida e a desejada, tem-se:

𝐿𝑊2= 𝐿𝑊1+ 10 log (𝑉̇_𝑉̇2 1) + 45 log ( 𝑛2 𝑛1) + 45 log (𝑑_𝑑2 1) ( 139 ) Substituindo a equação 26 na 139: 𝐿𝑊2= 𝐿𝑊1+ 55 log (𝑛_𝑛2 1) + 75 log ( 𝑑2 𝑑1) ( 140 )

Ao comparar as equações 27 e 140 das leis de semelhança para o nível de potência sonora nota-se que os coeficientes dos termos logarítmicos da vazão (50 e 55) e da geometria (70 e 75) apresentam valores aproximados, aumentando a confiabilidade da metodologia proposta, quanto sua utilização para as leis de semelhança do Lw.

Mantendo-se a consideração de rendimento constante e trabalhando a equação 139 para um mesmo ventilador, com dimensões geométricas invariáveis e n variável, chega-se a:

𝐿𝑊2= 𝐿𝑊1+ 55 log (𝑛_𝑛2

1) ( 141 )

Utilizando a equação 139 e considerando o caso de n constante e dimensões geométricas variáveis:

𝐿𝑊2= 𝐿𝑊1+ 75 log (𝑑_𝑑2 1)

( 142 )

4.7. RESULTADOS DOS MODOS DE RESSONÂNCIA